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Stay ConnectedMobile Pushing Apps mit WebSockets

Alexander SchulzePredrag Stojadinovic

jWebSocket – Open Source Cross-Browser/Cross-Platform WebSocket Solution

Die heutige Session

• Agenda• Kommunikation mit WebSockets

Wo, Was, Warum, Wie, Wohin• WebSocket Server und Browser Client• WebSocket Kommunikation für mobile Apps• Android Demos und Code Beispiele

jWebSocket – Stay Connected 208.09.2010

Apps im Wandel

• Mehr Kommunikation statt reiner Information• Entertainment, sofortiger Erlebnisaustausch

• Wir werden immer mehr online sein• Text, Fotos, Videos, Music, Geo-Location etc.

• Angebote für stationäre und mobile Geräte• Browser-, Desktop- und Mobile-Apps verschmelzen

• WebSockets helfen die User besser zu verbinden


Grundlage WebSockets

• WebSockets sind bidirektional und permanent• Effiziente Echtzeit-Kommunikation statt

umständlichem Request/Response-Protokoll• WebSockets helfen Interoperabilität

herzustellen• Standardisierter Handshake und Paketaustausch

für stationäre und mobile Plattformen• Web und Mobile Apps brauchen...• sichere, zuverlässige und schnelle Kommunikation


Was wir haben: HTTP

• HTTP - designed zur Übertragung von Dokumenten

• Alle umständlichen, nearly realtime Tricks wie...• Polling, Reverse-AJAX• Chunking, Comet etc...

• ...sind letztlich nicht standardisierte Hacks!• HTTP bleibt ein Request/Response

Mechanismus


Nearly Realtime Mechanismen

• Polling• Senden regelmäßiger Anfragen mit sofortiger Antwort• Viele Verbindungen, hohes Volumen, niedrige Effizienz

(insbesondere bei niedriger Datenrate)• Long Polling• Regelmäßige Anfragen mit Offenhalten der Verbindung• Hohes Volumen, 2 Kanäle pro Client, Puffer-Problem,

viele Verbindungen (insbesondere bei hoher Datenrate)


Kosten

• Kalkulation Volumen und Bandbreite HTTP• Annahme: 800 Bytes für Requests + Response (bis

2KB)• 1.000 Clients x 800 Bytes = 800 KB => 6,4 Mbit/s• 10.000 Clients x 800 Bytes = 8 MB => 64 Mbit/s• 100.000 Clients x 800 Bytes = 80 MB => 640 Mbit/s

• Und das nur für‘s Protokoll – ohne Nutzdaten !


WebSockets ?

• WebSockets – Was ist das ?• Bidirektionales Full-Duplex Protokoll

zwischen Browser Clients und WebSocket Server• Ebenso für Desktop oder Mobile Apps verwendbar• Designed für permanente/langhaltende

Verbindungen• Standardisiert in HTML5, W3C-API, IETF-Protokoll

(http://tools.ietf.org/html/draft-hixie-thewebsocketprotocol-76)

• WebSockets sind TCP – nicht HTTP – basiert !


TCP statt HTTP

• Umfangreiche Freiheiten• Keinerlei Bindung an bestimmte Datenformate• Keinerlei Vorgaben für Inhalte oder Verarbeitung

• Aber auch hohe Verantwortung• Datenformate und Kommunikationslogik

müssen selbst implementiert werden• Ebenso alle Sicherheitsmechanismen !


Verbindungsaufbau

• Handshake


ClientGET {path} HTTP/1.1Upgrade: WebSocketConnection: UpgradeHost: {hostname}:{port}Origin: http://{host}[:{port}]Sec-WebSocket-Key1: {sec-key1}Sec-WebSocket-Key2: {sec-key2}

8 Bytes generated {sec-key3}

Verbindungsaufbau

• Handshake (Same Origin Policy, IETF Draft #76)


ClientGET /services/chat/;room=Foyer HTTP/1.1Upgrade: WebSocketConnection: UpgradeHost: jwebsocket.orgOrigin: http://jwebsocket.orgSec-WebSocket-Key1: 4 @1 46546xW%0l 1 5Sec-WebSocket-Key2: 12998 5 Y3 1 .P00

^n:ds[4U

ServerHTTP/1.1 101 WebSocket Protocol HandshakeUpgrade: WebSocketConnection: UpgradeSec-WebSocket-Origin: http://jwebsocket.orgSec-WebSocket-Location: ws://jwebsocket.org/ services/chat

8jKS'y:G*Co,Wxa-

Bidirektionaler Datenaustausch

• Textframes (freigegeben)• 0x00 <UTF8-Textdaten> 0xFF• Keine theoretische Längenbegrenzung,

JavaScript: 4 GB• Binärframes (noch nicht freigegeben)• 0x80-0xFF <Länge> <Binäre Daten>

• Das WebSocket Protokoll lebt!• Aktuell IEFT Draft #76 (Änderungen erwartet)


WebSockets TCP vs. HTTP

• Kalkulation Volumen und Bandbreite WebSockets• Feststellung: 2 Bytes für Requests + Response• 1.000 Clients x 2 Bytes = 2 KB => 0,016 Mbit/s• 10.000 Clients x 2 Bytes = 20 KB => 0,16 Mbit/s• 100.000 Clients x 2 Bytes = 200 KB => 1,6 Mbit/s

• Protokoll-Overhead: Ein-vierhundert-stel !


WebSockets – Warum?

• Schneller, billiger, offener• Schlankere Kommunikation (TCP vs. HTTP overhead)

WebSockets ersetzen XHR und Comet schrittweise

• Belegt nur einen Kanal (bidirektional, full-duplex)• Ressourcenschonend und kostenreduzierend,

doppelt so viele Clients gleichzeitig pro Server• Keine Protokollvorgaben oder

Bindung an bestimmte Datenformate


WebSockets - Wofür

• WebSockets sind die perfekte Basis für...• Online-Games und Online-Collaboration• Remote Control und Monitoring• Streaming und Chat• Soziale Netzwerke• Cluster und Grids


HTML5 Browser

• WebSockets im Browser


var lWebSocketClient = new WebSocket("ws://jwebsocket.org:8787"); // tries to open the TCP connection and to exchange handshake

lWebSocketClient.onopen = function(aEvent) { // connection has successfully been established}lWebSocketClient.onmessage = function(aEvent) { // a data packet has completely been received in aEvent.data}lWebSocketClient.onclose = function(aEvent) { // the connection has been terminated}lWebSocketClient.send("Hello World!"); // sends a UTF-8 text message to the server

lWebSocketClient.close(); // terminates the connection

Kompatibilität

• X-Browser und X-Plattform kompatibel• Nativ in Chrome 4/5/6, Firefox 4, Safari 5,

IE 6/7/8, Opera 9/10 und ältere Browsermit FlashBridge

• Clients für Android, Symbian und Blackberry, iPhone ab Dezember 2010


Token

• jWebSocket Token Modell• Alle Knoten in einem WebSocket Netzwerk

sind von Geburt an erstmal dumm• Alle Beteiligten müssen sich auf eine

gemeinsame Sprache einigen, um eingehende Pakete zu „verstehen“

• Zum Beispiel JSON, XML oder auch CSV• Abstrakt: Datenobjekte, in jWebSocket „Token“


jWebSocket Server

• Server Infrastruktur• Engines• Tokens• Server• Filter• Plug-Ins• Listener


jWebSocket JavaScript Client

• Client Infrastruktur• Basis WebSocket Client• Token Client• Erweiterbar mit Plug-Ins

• Features• Connection Management• Session Management• Authentifizierung und Autorisierung


WebSockets – Wie?

• Fertige Libraries verfügbar (Open Source, LGPL)• Browser Client in JavaScript

jWebSocket.js inkl. FlashBridge und JSON Support• jWebSocket Server

als .jar, .war, .exe oder Service• Client für Java SE z.B. für Swing Desktop Apps• Clients für Android, Symbian und BlackBerry

(iPhone ab Dezember 2010)


Android - Dalvik VM

• Android Apps in Java• Im Prinzip Java 1.5, inkl. Collections, Annotations etc.• Google‘s eigene Dalvik VM: optimiert für mobile Geräte,

sehr kompakt, aber leider nicht byte-code kompatibel• Wie schon unter Java ME leidlich erfahren:

Write Once Run Everwhere gehört der Vergangenheit an• Spezielle Android Builds der Libraries erforderlich,

eigene re-compilieren, Third-Party Libs im Source


Low-Level-Interface

• Java Client für Android, Symbian und BlackBerry


public interface WebSocketClient { void open(String aURL) throws WebSocketException; void send(WebSocketPacket aPacket) throws WebSocketException; void close() throws WebSocketException; boolean isConnected();

void addListener(WebSocketClientListener aListener); void removeListener(WebSocketClientListener aListener);

void notifyOpened(WebSocketClientEvent aEvent); void notifyPacket(WebSocketClientEvent aEvent, WebSocketPacket(aPacket); void notifyClosed(WebSocketClientEvent aEvent);}

Listener

• Gleiches API wie bei den Web Clients


public interface WebSocketClientListener {

void processOpened(WebSocketClientEvent aEvent);

void processPaket(WebSocketClientEvent aEvent, WebSocketPacket aPacket);

void processClosed(WebSocketClientEvent aEvent);

}

Java WebSocket Client


Android Demo App

• MainActivity• Listview

• ConfigActivity• URL• Username• Password


Android Fundamentals


• WebSocket App• Verbindung aufbauen• Nachrichten empfangen• Nachrichten senden• Nachrichten broadcasten• Verbindung trennen

Android Canvas Demo

• Online-Collaboration• Mehrere Benutzer arbeiten

am gleichen Dokument• Beispiel:

SharedCanvas


Android - Fotos übertragen

• Imagetransfer• jWebSocket FileSystem Plug-In• Benachrichtigung bei Änderungen• Binärdaten werden Base64

codiert, Optimierung mit neuemBinärprotokoll umgehend erwartet

• http://jwebsocket.org/Snapshot Demo!


Ausblick

• Wir haben noch viel vor...• SSO und Authentification/Autorisation API• Remote Procedure Calls (RPC)• Cloud API, Smart Grids und Cluster• Shared Objects und FileSharing API• JDBC Bridge und Database API• Externe Service Nodes


In eigener Sache

• Das jWebSocket Team sucht Unterstützung!• Java EE, SE, ME, JavaScript, Objective C...• Android, Symbian, BlackBerry, iPhone...• Ideen für innovative Apps willkommen!

• Wir bieten...• Umfangreiche Erfahrungen eines internationalen

Teams• Erstklassigen Support für eigene Projekte• Unterstützung beim Aufbau eigener Reputation


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Fragen & AntwortenAlexander Schulze

Predrag Stojadinovic

Forum & Downloadhttp://jwebsocket.org @jWebSocket


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